諸葛亮北伐四次，僅得武都、陰平二郡，誌向未申，年過半百，時間緊迫，若不奮發圖強，怎能實現英雄之誌，不負劉備所托呢！
第四次北伐六月退兵，第二、三年即建興十、十一年在漢中黃沙屯田積糧，製作木牛流馬，展開訓練。建興十一年，令眾軍把生產的儲備糧前送到斜穀口，修建斜穀邸閣（糧倉）。該處距關中極近，可減輕戰時運輸。
正當諸葛亮加緊準備時，魏軍也進行著準備。魏明帝用司馬孚為度支尚書，主持國家和軍隊財政後勤，配合其兄司馬懿對蜀作戰。司馬懿軍師杜襲、督軍薛悌預料，諸葛亮明年一定來犯，隴右無糧，應預先運糧。司馬懿以為，諸葛亮再進犯，不會攻城，當謀求野戰，地點必定在隴東，不在隴右。諸葛亮每以糧少為憾，回去一定積穀，沒有三熟不能動兵。於是司馬孚加強關中隴右農業、手工業，把冀州5000農夫遷到上屯田，修繕關中成國渠，在京兆、天水、南安三郡興辦冶鐵業，打造軍器。由此關中軍用比較充足，所需物資預有準備。
蜀國下次北伐尚未出兵，作戰形式和出兵時間對方已大體料中，說明幾年交鋒下來，雙方熟悉了對方，難以出敵不意，形勢發展到我有備敵亦有備，進入雙方軍事的全麵較量。
蜀建興十二年（公元234年），諸葛亮商請吳主孫權東西並舉。二月，傾全力第五次伐魏。他率十萬大軍，沿褒斜路，在春寒料峭中進入關中西部即隴東地區。這一地區，介於隴右、長安之間，有與秦嶺平行的渭水東西流貫。
蜀軍出斜穀後，位於渭水之南。魏將企圖在渭北待機，司馬懿以百姓積聚都在渭南，是必爭之地，下令在南原背水築壘，企圖與蜀軍在渭南角逐。蜀軍麵臨東西兩個攻擊方向：向西可抵隴山腳下，控扼隴右；向東可威脅長安，擊敵要害。司馬懿深以長安方向為憂，對眾將說：
“諸葛亮如果是勇敢的人，該出武功，沿秦嶺向東攻擊；如果西上五丈原，那眾軍就沒事了。”
諸葛亮果然西上斜穀口五丈原。他在這十萬人馬上寄托了全部希望，使用時十分謹慎，不願冒風險出奇兵向東攻擊，而企圖以渭南五丈原為基地向西發展，穩紮穩打。
五丈原高出渭水40丈，是一片黃土高原，天空邈遠，空氣清爽。蜀軍主力和指揮部登上五丈原安頓下來。司馬懿見狀，一顆懸著的心才算落地。
諸葛亮以五丈原為基地，企圖奪取北原，南北相連，斷絕隴道，控扼隴右。雍州刺史郭淮料到諸葛亮一定爭奪北原，建議分兵據守該地，眾人不以為然，但獲得司馬懿批準。郭淮軍剛到北原，來不及築成塹壘，蜀軍大部隊已經攻來，郭淮立即迎擊。
司馬懿令將軍周當屯守北原之陽遂，引誘蜀軍。陽遂幾天無動靜，諸葛亮大部隊反而西行。眾將認為必是去攻擊西圍，郭淮卻道是聲西擊東，司馬懿也認為意在麻痹陽遂魏軍，說道：
“諸葛亮企圖爭奪北原，兵卻不向陽遂，他的意圖泄露了。”
於是令將軍胡遵、雍州刺史郭淮速向陽遂。當夜蜀軍大部隊進攻陽遂，與魏軍相遇於積石。雙方臨北原戰鬥，諸葛亮不能前進，回兵五丈原。
魏延認為諸葛亮僑軍遠寇，利在急戰，要求司馬懿持重，靜等蜀軍變化。四月，魏明帝向司馬懿下達如下命令：
“隻堅壁拒守以挫蜀軍之鋒，迫使對方進則不得誌，退則無從作戰，久停則糧盡，就地籌糧毫無所獲，則必退兵。退兵我即追擊，這是以逸待勞，求取全勝的方針。”
這標誌著魏國防禦北伐的方針日益成熟。當諸葛亮第一次北伐時，魏國企圖致敵深入而破之，打殲滅戰，中途還大舉反攻，都不奏效，對方越戰越強。最後，才找到當前的“全勝”方針，利用蜀軍糧食短缺的弱點，打持久戰，拖延時間，消耗敵糧，迫敵退兵。
麵對魏國方針改變，諸葛亮改以持久對持久，尋找戰機殲敵。在魏境持久，必須徹底解決軍糧保障。過去漢中屯田、斜穀修築邸閣的靠前生產和儲備的措施不夠用了，眼下在尋找更好辦法，終於找到。